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1、3 桩墙式挡土结构设计计算,3.1 土压力理论及计算 3.1.1 静止土压力计算,用弹性理论可以推得K0 = /(1- ) 常用半经验公式为： 对无粘性土或正常固结土 K0 = 1-sin 对超固结土 K0 = (ORC)0.41( 1-sin ),3.1.2 库仑及朗肯理论,一、计算公式,q?,3.1.4 深基坑支护结构上的土压力,一、深基坑支护桩墙与刚性挡土墙的差异 1. 施工工艺不同 挡土墙是先砌墙后填土；基坑支护是先做好桩墙，再开挖的。 2. 墙后土体性质不同 挡土墙墙后填土是可以选择的，并且一般是无粘性土；基坑支护的土体一般是天然的，性质变化很大。 3. 空间特性不完全相同 挡土墙一
2、般是平面问题，但深基坑支护大多是空间问题。,二、土体强度指标的选取 1. 墙后主动区 对砂土：由于排水固结快，应采用三轴固结排水强度指标cd，d 或直剪慢剪指标cs，s。 对粘土：自重产生的土压力。基坑开挖就是1不变，3降低，增加，产生u的过程，由于工期短，开挖速度快，u来不及消散，亦即来不及固结。这种应力路径基本上与固结不排水ccu，cu或固结快剪ccq，cq试验一致，所以在计算主动区由于自重而产生的土压力时，采用固结快剪（固结不排水剪）指标是比较合理的。 地面临时荷载产生的主动土压力。这种荷载总是在支护机构已经设置，基坑开挖之后短时间内施加完成的，墙后土体来不及固结，因此在计算荷载产生的主
3、动土压力时应采用不固结不排水剪cu，u或直剪快剪指标cq，q 。,此外，在处理基坑开挖出现滑坡问题时，可能要设计新的支护结构。在设计中对滑坡通过的土层，应采用残余强度指标。 2. 墙前被动区 墙前被动区的强度指标一般也采用固结快剪或固结不排水剪强度指标(粘土) 。但应当清楚墙前被动区土体的应力路径与应力历史不同于墙后主动区。开挖不单单是3的减小，而且会使1和3调换次序。即开挖前1 = v = z，3 = h = K0z；开挖到底后3 = v = (z-H) ，1 = h = (z-H)tan2(450 + /2) +2ctan (450 + /2) 。同时基坑开挖也使得墙前被动区的土体处于超固
4、结状态，而超固结土的强度高于正常固结土。,三、深基坑支护结构上的土压力计算 支护结构变形对土压力的影响； 原则上，应当根据支护结构与土体的共同作用理论，通过变形协调条件来求解土压力分布。 土体性质对土压力的影响； 施工对土压力的影响； 深基坑开挖的空间效应问题； 水压力； 渗流对土压力的影响 一方面使墙后水压力减小，墙前水压力增大，这是有利的一面；另一方面使墙后土压力增大，墙前土压力减小，这是不利的一面。,3.2 土压力分布,3.2.1 自立式（悬臂）桩墙,一、库仑、朗肯理论土压力分布与实测,二、北京地区悬臂桩土压力的几个工程实测结果,北京医院悬臂桩支护实测土压力分布图,北京邮政通信枢纽工程悬
5、臂桩支护土压力分布图,三、软土地区深基坑支护悬臂式桩墙上土压力分布,上海博物馆新馆工程基坑深层搅拌自立式桩墙上的主动土压力实测结果与计算结果的比较,天津建筑科学研究所对悬臂桩支护的模型试验表明，当最大变形小于基坑深度的2.3%时，土压力呈三角形分布，数值与静止土压力值相等，从而认为软土地区悬臂结构上的土压力分布呈三角形，大小与静止土力相近。,软土中的悬臂桩土压力分布试验结果,3.2.2 单支撑挡土桩墙的土压力分布,单道支撑挡土结构上的压力分布 （a）单支点锚定板桩墙背面土压力分布； （b）单支点锚杆挡墙背面的土压力分布,上述两种结构的实测土压力分布曲线与三角形压力分布曲线的面积大致相同，故多数
6、学者认为单支撑挡土结构的土压力可以按三角形分布计算，如1973年第八届国际土力学地基基础会议上，Sandgvist就曾经提出，“对单层锚杆，选用三角形压力分布是适宜的”。,3.2.3 多层支撑或锚杆挡土结构上的土压力分布,一、Terzaghi和Peck的实测结果与分布模型,Terzaghi和Peck在柏林地铁明挖工程中对多层支撑土压力的实测及分析结果 (a) 支撑挡土墙实测土压力包络图；(b) 在砂土中设计带多层支撑挡墙时，假定土压力分布为梯形,细砂土 H =11.5m q =11kN/m2,Terzaghi和Peck根据柏林和芝加哥等地铁工程中基坑挡土结构支撑受力测定情况在1967年提出的修正土压力分布。,（a）砂；（b）中硬以下粘土；（c）硬粘土,?,二、Tschbotarioff提出的土压力分布,（a）硬粘土地层；（b）中硬粘土地层；（c）软粘土地层,四、有关规范对土压力分 布的规定,1. 日本1974建筑基础构 造设计规程 的规定,2. 瑞典建筑设计规范 的规定,